城市轨道交通U型梁悬臂拼装的施工技术

韩晓军

（江苏东南工程咨询有限公司，江苏 南京 210018）

1 工程案例

江苏某城际轨道交通工程某标段甲站至乙站区间为高架桥梁区间，其中在某几个墩的位置处上跨既有立交桥，跨度为30.5 m+50 m+30 m，为了减少对既有立交的影响，采用预制节段悬臂拼装法施工。预制节段悬拼连续采用U梁结构形式，受作业环境制约及为缩短工期，现场准备造桥机进行节段拼装，节段梁匹配面使用环氧树脂胶作为胶结剂，并设置湿接缝进行线型调整。考虑到节段拼装时，须跨越立交桥，为了保障桥上通行车辆及过往行人的安全，在吊装施工阶段，须对立交桥进行交通导行。

2 施工工艺及关键技术控制

预制节段采用悬臂拼装，其工艺原理可概括如下。首先进行中墩墩顶0号块现浇施工并设置临时支撑；然后采用造桥机进行对称悬臂拼装预制节段；同时进行边跨现浇段施工，浇筑边跨湿接缝完成边跨合龙；最后进行中跨合龙，拆除临时支撑，完成体系转换。

2.1 预制节段

U梁节段采用短线法，选在标段U梁预制场内进行集中预制生产。预制节段共分7段（1#-7#），如图1所示，采用连续浇筑法， 即在预制场设置预制台座，所有梁段都在预制台座上进行浇筑，在浇筑时，利用前一段梁端进行匹配，循环预制完成各跨节段。底模设置为可调整标高，以适应桥面竖曲线的变化。

图1 各节段示意图

2.2 节段运输

节段U梁运输选用2台工程物流专用运梁车，车身整体长20 m，宽3.2 m，高3.2 m，后挂实用长度为11.5 m，额定载重96 t，拼接3轴线后达到150 t。通过计算和分析（表1）最重节段梁约89.7t，宽10.88m，长3m，高3.1m，所以该运梁车型完全符合标准。

表1 节段梁型号及质量

节段运输的施工控制如下：1）合理选择运输路线，运输道路的路面宽度和转弯半径必须符合车辆满载要求。2）节段梁的垫点和吊点应按设计要求进行布设。运梁时梁段采用方木等可靠措施加以支垫固定，以保证梁段安放平稳。3）节段梁在运输过程中应采用钢丝绳、手拉葫芦、卡环等绑扎固定牢固，以防在运输中途倾倒，或在道路转弯时车速过高被甩出。

2.3 节段梁拼装

设备应满足节段拼装施工所需要的起重能力、跨越能力以及满荷载时的刚度、承载能力及稳定性要求。在造桥机作业时，提升设备在提升、拼接、行走时的抗倾覆稳定系数，自锚固系统的安全系数不小于2.0。综合考虑选用LHPZ48型造桥机进行节段拼装，经过受力分析和计算，该机型完全满足拼装要求。该机由2台桥式起重机及主支承框架组成。主支承框架的主梁支腿均由铁路六四式军用梁、八三式轻型墩组合而成，机电液压配套满足起重特种设备相关规范要求。LHPZ48造桥机主要用于铁路客运专线主跨度为48m连续梁的节段梁单T构架设施工，主跨50m连续梁节段双T构架设施工，满足曲线半径大于2500 m的曲线桥梁架设，可实现造桥机尾部桥上、桥下喂梁，造桥机下方喂梁。整机采用双跨布置形式，全长132.5m，宽8.1m，高14.2m。主支承框架主要包括主梁、前后支腿、中支腿以及尾部辅助托架等。

该造桥机一次跨越一联（3孔）连续梁，从连续梁一端提梁上桥，进行节段悬拼，与桥面吊和普通两跨式造桥机相比具有以下4个优点（造桥机总体布置如图2所示）：1）解决了连续梁主跨由于跨越既有高架桥而无法从从悬拼位置上梁的问题。2）造桥机各支腿均支承在墩顶0号块或桥墩上，悬拼过程中造桥机自身质量对T构无影响。3）造桥机拼装完成后，无须过孔即可完成一联（3孔）连续梁节段拼装。4）2个T构可同时循环施工，施工效率高。

图2 造桥机总体布置

在2个0号梁上拼装造桥机2、3号中支腿，2个边墩上拼装1、4号前后支腿，然后拼装主梁、天车，使造桥机具备持续架梁条件。造桥机安装完成后必须经试运转前检查，空载试验（分别进行各档位下的起升和下降，小车运行和取物装置的动作试验，次数不应少于3次），额定载荷试验，静载试验及动载试验和检查验收合格后，方可使用。

造桥机具备架梁条件后，再将由制梁场运来的节段梁段运至造桥机指定位置，以造桥机承重梁为依托，以0号块为中心依次向两侧逐节装配，调整就位，涂胶拼装，然后穿钢铰线、张拉，即可完成墩顶原位成梁作业，节段装配过程中，两个T构循环同步施工。

架设总体步骤如下。造桥机按一次跨三跨站位拼装，天车吊1号段→两天车对称拼装一侧T构的1号段→两天车对称拼装一侧T构的2号段→按以上步骤循环拼装一侧T构的3～7号节段→按以上步骤循环拼装另一侧T构的1～7号节段→浇筑边跨湿接缝完成边跨合龙；最后进行中跨合龙，拆除临时支撑，完成体系转换。

1号梁为基准段，与现浇0号梁段留有20cm湿接缝。

1号梁起吊至与现浇0号梁段相同高度后停止，缓慢调整天车向0号梁纵移，使1号梁与0号梁之间的间距调整到设计规定值。待梁段稳定后，通过吊具对1号梁段的位置进行调整，使其与0号梁段端面匹配。安装辅助吊杆及设置1个70t液压千斤顶。通过千斤顶对节段梁标高及左右高度偏差进行微调，使1号梁精确对位到位。

对位拼装过程中的调整措施有4个：1）段梁纵向位置、横向位置分别通过起重机的纵向移动和横向水平千斤顶进行调整。2）高度利用卷扬机进行调整。3）纵、横向倾角通过吊具上的千斤顶调整。4）节段梁高度及横向倾角通过辅助吊杆千斤顶精确调整。

起重机将1号梁准确对位，焊接劲性骨架后，安装预应力管道，预应力管道在安装前检查两侧预埋管道对位情况，发现有错位情况及时处理，安装完毕后检查管道连接部位密封情况，并进行可靠固定。安装湿接缝模板，浇筑混凝土。

预制节段架设时应保证各吊点受力平衡，预制节段在架设过程中，由于吊装精度控制不好，一方面容易造成节段拼接错位，另一方面容易引起预应力损失和孔道堵塞，为避免该情况，在施工时应严格控制架设误差控制要求，必须遵守有关安全操作技术规程，并事先制定预制节段拼装的纠偏方案，在各种工况下，首先应按设计位置进行预拼装，保证预制节段的就位精度。

预拼对位施工控制包括以下7点：1）2号梁段起吊至与1号梁段相同高度后停止，缓慢将天车向1号段靠拢，在将近靠拢时，用钢锲在两梁段接缝间临时垫塞，以免梁段相撞。2）待梁段稳定后，分别根据上下顶板和斜腹板剪力键公母槽对应的位置可以确定梁体的横向位置和高程位置（因梁段吊着时中腹板会下挠，因此中腹板剪力键的高程偏差可以忽略）。3）通过吊具对2号梁段的位置进行调整，使其与1号梁段端面匹配。4）取出钢锲，缓慢驱动天车将2号梁段与1号梁段拼接到位，并观察接缝是否严密和错台。5）试拼装时，调整2号节段标高，节段拼接面靠拢，使1号和2号节段拼接面完全匹配。6）通过辅助吊杆上的千斤顶对节段梁标高及左右高度偏差进行微调，使节段梁精确对位；位置预拼好后，在梁体内划线做好标记，脱开梁体进行涂胶。7）预拼时匹配面完全吻合后，对节段梁进行高程、轴线偏位等测量，确定其安装位置是否需要采取垫环氧垫片等措施调整；检查预应力孔道接头对位情况，进行消除或纠偏。

预拼完成后，脱开梁体向外平移设计宽度，留出空隙进行涂胶作业。环氧胶涂抹可在梁面上完成。

涂胶前，应对梁段匹配面进行清理，要确保接触面干净，无浮浆、无油污等不利于黏结的污染物。混凝土接触表面应干燥。涂胶要均匀饱满，保证涂抹厚度3mm。涂胶作业应该控制在20min内完成。涂胶完成后，平移梁体及利用造桥机吊具上的调位系统精调梁体就位至预拼时的标记线位置，确保匹配面密贴。

张拉临时预应力、正式预应力及管道压浆。重复造桥机走行、悬拼节段梁的施工步骤架设3号～7号剩余节段悬拼梁至合龙口。

造桥机架设施工过程中应注意，雨、五级以上大风等恶劣天气严禁作业，停止作业时必须用缆绳稳固造桥机和起吊天车，停止工作时要切断电源，以防发生意外；每天工作结束后，必须用手拉葫芦把造桥机固定，在有纵坡的情况下，起吊天车应用铁楔塞住，清理现场后方可下班；造桥机在高压输电线路下作业时，安全距离达不到规定要求的，应编制专项施工方案，施工作业时请供电部门到场监护，并按规定对造桥机和施工人员采取防护措施，造桥机应按规定设避雷装置；造桥机吊装拼接施工操作，应设有专门的操作平台，并采取防坠落措施，保障施工人员及桥下交通通行安全；造桥机进行节段拼装，移动就位，维护保养等工作时，应按造桥机操作手册、保养手册的有关规定进行操作，事先应制定安全可靠的工艺流程，并应在作业过程中加强安全管理和监控。

边、中跨合拢施工，拆除合拢段模板，合拢完成（图3）， 拆除边跨支架，拆除架桥机设备，解除中墩临时固结，完成体系转换。

图3 边、中跨完成合拢

3 结语

通过以上工程实践，城市轨道交通高架桥采用造桥机进行U型梁悬臂拼装施工技术对工程施工质量、成本、工期等控制都达到了预期的目标：1）根据工程实际情况，结合施工现场合理选择悬臂拼装机械是该施工技术的关键，并严格控制悬臂造桥机整体刚度，确保架梁时不会由于造桥机变形而导致预制梁节段开裂。2）节段梁运输应采用专用运梁车，车底设置调平装置，确保节段梁在运输过程中，不因底板变化而导致不均匀受力，引起梁体裂纹。3）节段梁悬臂架设过程中，严格控制每个节段的前端点标高。4）加强施工监控，聘请具有相应资质的第三方监控单位在施工中对梁体和墩柱各个控制界面的应力，应变，位移及变形进行施工监控，随时检查结构变形对桥梁线形和结构内力的影响， 并通过计算机模拟，时时调整架设指标，保障成桥线型、质量及结构安全。5）严格控制涂胶和现浇接缝的施工质量。6）严格控制节段梁吊装过程中的不对称加载，以防止因不平衡荷载引起的梁体开裂、变形及失稳等质量问题。7）U型梁在拼装施工过程中的线型控制是该施工技术的关键，其主要通过梁节段的外型尺寸、匹配梁段的调位、对现场具体情况的监测、基准梁段的准确位置、施工工艺的程序、过程中的数据监测分析和预测、产生偏差后的原因分析及控制措施等方法来控制。

随着U型梁在城市轨道交通高架桥梁工程中的广泛使用，高架桥跨越既有桥梁采用造桥机进行悬臂拼装施工技术也将具有更大的发展空间，在桥梁的施工质量、进度、成桥线形、桥梁跨越能力、提高整体施工效率以及有效缓解既有道路交通压力等方面，都有重要的作用。